题目内容

【题目】质量为m的机车头拖着质量均为mn节车厢在平直轨道上以速度v匀速行驶,设机车头和各节车厢受到的阻力均为f,行驶中后面有一节车厢脱落,待脱落车厢停止运动时后面又有一节车厢脱落,各节车厢按此方式依次脱落,整个过程中机车头的牵引力保持不变,问:

(1)最后面一节车厢脱落后,机车头和剩下的车厢的加速度是多大?

(2)最后面一节车厢脱落后,当它停止运动时,机车头和剩下的车厢的速度是多大?

(3)全部车厢脱落并停止运动时,机车头的速度是多大?

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

(1)最后面一节车厢脱落后,根据牛顿第二定律求解机车头和剩下的车厢的加速度.
(2)根据速度公式求出最后面一节车厢从脱落到停止运动的时间,再求解机车头和剩下的车厢的速度.
(3)采用同样的方法求出第二节车厢脱离、第三节车厢脱离…等等停止运动时,机车头和剩下的车厢的速度,总结规律,得出全部车厢脱落并停止运动时,机车头的速度.

(1)最后面一节车厢脱落后,根据牛顿第二定律得机车头和剩下的车厢的加速度
又由匀速运动时,F=(n+1)f,得
(2)最后面一节车厢脱落后,加速度大小为a′=
最后面一节车厢从脱落到停止运动的时间为
则当它停止运动时,机车头和剩下的车厢的速度v1=v+a1t1=

(3)第二节车厢脱离:
v2=v1+a2t2=v1+
第三节车厢脱离:
v3=v2+a3t3=v2+

同理可得:vn=

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